Свч фильтр
Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и может использоваться в различных радиотехнических системах, например, в СВЧ приемниках и задающих блоках СВЧ передатчиков. СВЧ фильтр содержит отрезок запредельного прямоугольного волновода и винт, установленный внутри волновода в широкой стенке перпендикулярно к ней. Для обеспечения перестройки резонансной частоты при высоком быстродействии введены СВЧ диод с переменной емкостью, металлическая пластина, диэлектрическая пластина, изолированный проводник, регулятор напряжения и источник напряжения. Один вывод СВЧ диода с переменной емкостью соединен с торцем винта, а второй его вывод соединен с металлической пластиной, установленной параллельно широкой стенке запредельного волновода. Диэлектрическая пластина расположена между металлической пластиной и второй широкой стенкой запредельного прямоугольного волновода, а изолированный проводник выведен через отверстие в узкой стенке запредельного волновода и соединяет металлическую пластину с одним из выходных выводов регулятора напряжения, второй выходной вывод которого соединен с отрезком запредельного волновода, а вход регулятора напряжения подключен к выходу источника напряжения.
Предлагаемое техническое решение относится к технике СВЧ и может использоваться в различных радиотехнических системах, например, в СВЧ приемниках и задающих блоках СВЧ передатчиков.
Известен СВЧ фильтр, представляющий собой волноводный резонатор с волной H101 с отверстиями связи для входа и выхода СВЧ сигнала (Д.Л. Маттей, Л. Янг, Е.М.Т. Джонс «Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи», «Связь», М., 1972 г., стр. 427). Такой фильтр может иметь узкую полосу настройки; резонансная частота его изменяется путем передвижения одной из стенок резонатора с помощью механического привода с электродвигателем.
Недостатками этого фильтра являются большие габариты и вес, наличие механически движущихся частей, что приводит к ухудшению параметров при механических воздействиях, а также значительная энергия управления (10 Вт и более) и большое время перестройки (десятые доли секунды).
Известен СВЧ фильтр с использованием запредельного волновода («СВЧ устройства на запредельных волноводах», обзор, ВРЭ, 1974, 
3, стр. 93). Он состоит из отрезка запредельного волновода с настроечным винтом, установленным внутри волновода в широкой стенке перпендикулярно к ней. В этом устройстве отрезок запредельного волновода от входа до перестроечного винта образует индуктивность, а емкость создается в пространстве между торцом этого винта и второй широкой стенкой отрезка запредельного волновода. Недостатком известного СВЧ фильтра является невозможность перестройки его резонансной частоты.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении перестройки резонансной частоты при высоком быстродействии.
Сущность полезной модели состоит в том, что СВЧ фильтр содержит отрезок запредельного прямоугольного волновода и винт, установленный внутри волновода в широкой стенке перпендикулярно к ней.
Новым в предлагаемой полезной модели является введение СВЧ диода с переменной емкостью, металлической пластины, диэлектрической пластины, изолированного проводника, регулятора напряжения и источника напряжения. Один вывод СВЧ диода с переменной емкостью соединен с торцем винта, а второй его вывод соединен с металлической пластиной, установленной параллельно широкой стенке запредельного волновода. Диэлектрическая пластина расположена между металлической пластиной и второй широкой стенкой запредельного прямоугольного волновода, а изолированный проводник выведен через отверстие в узкой стенке запредельного волновода и соединяет металлическую пластину с одним из выходных выводов регулятора напряжения, второй выходной вывод которого соединен с отрезком запредельного волновода, а вход регулятора напряжения подключен к выходу источника напряжения.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяет успешно реализовать поставленную цель.
На фиг. 1 представлен вариант конструкции СВЧ фильтра.
На фиг. 2 представлена эквивалентная схема СВЧ фильтра.
На фиг. 3 приведена зависимость C
от напряжения, где С, переменная емкость арсенидо-галлиевого СВЧ диода 3А603А
Предлагаемый СВЧ фильтр содержит отрезок запредельного прямоугольного волновода 1, винт 2, СВЧ диод с переменной емкостью 3, металлической пластины 4, диэлектрической пластины 5, изолированного проводника 6, регулятора напряжения 7, источника напряжения 8.
Для уменьшения потерь СВЧ фильтра внутренняя поверхность запредельного прямоугольного волновода 1 и винт 2 покрываются серебром. При изготовлении отрезка прямоугольного волновода можно использовать стандартный волновод, предназначенный для передачи СВЧ сигнала более высоких частот.
СВЧ фильтр работает следующим образом.
Изменение управляющего напряжения U, которое подается от источника напряжения 8 через регулятор напряжения 7 и изолированный проводник 6, позволяет изменять величину переменной емкости С, характеристика которой С(U) приведена на фиг. 3.
На вход СВЧ фильтра подается СВЧ сигнал с частотой f. Так как СВЧ фильтр представляет собой параллельный контур, составленный из индуктивности отрезка запредельного прямоугольного волновода L и переменной емкости C, соединенной последовательно с конструктивной емкостью C, которая состоит из металлической пластины 4, диэлектрической пластины 5 и второй широкой стенки отрезка запредельного прямоугольного волновода 1, то на выходе СВЧ фильтра появляется сигнал, величина которого определяется значениями L, C и потерями всех элементов СВЧ фильтра. Величина конструктивной емкости С должна быть не менее чем в 8
10 раз больше, чем максимальное значение переменной емкости C. Изменяя величину управляющего напряжения U и тем самым величину переменной емкости С, можно получить максимальное значение выходного сигнала, что будет соответствовать резонансу СВЧ фильтра. При этом резонансная частота fp будет равна:
x - реактивное сопротивление запредельного прямоугольного волновода 1, равное:
, где
a, b - широкая и узкая стенки запредельного прямоугольного волновода 1;
, где c - скорость света.
Таким образом, в предлагаемом СВЧ фильтре производится изменение его резонансной частоты посредством изменения переменной емкости C СВЧ диода 3.
Введение в конструкцию СВЧ фильтра диода с переменной емкостью практически не изменяет его габариты и вес, кроме того предлагаемый СВЧ фильтр имеет целый ряд высоких характеристик:
- низкое максимальное значение управляющего напряжения U (не более 10 В);
- малое значение управляющей мощности (десятые доли Вт), это объясняется тем, что управление емкостью СВЧ диода с переменной емкостью происходит при отрицательном напряжении на нем и, соответственно, очень малых токах;
- высокое быстродействие, недостижимое для СВЧ фильтров других конструкций: фронт импульса переключения резонансной частоты не превышает 1 мксек, т.к. постоянная времени СВЧ диода с переменной емкостью достигает 10-11 сек.
СВЧ фильтр, содержащий отрезок запредельного прямоугольного волновода и винт, установленный внутри него в широкой стенке перпендикулярно к ней, отличающийся тем, что введены СВЧ диод с переменной емкостью, металлическая пластина, диэлектрическая пластина, изолированный проводник, регулятор напряжения и источник напряжения, причем один вывод СВЧ диода с переменной емкостью соединен с торцем винта, а второй его вывод соединен с металлической пластиной, установленной параллельно широкой стенке запредельного волновода, причем диэлектрическая пластина расположена между металлической пластиной и второй широкой стенкой запредельного прямоугольного волновода, а изолированный проводник выведен через отверстие в узкой стенке запредельного волновода и соединяет металлическую пластину с одним из выходных выводов регулятора напряжения, второй выходной вывод которого соединен с отрезком запредельного волновода, а вход регулятора напряжения подключен к выходу источника напряжения.
